Investigation of eccentrically loaded circular concrete-filled tubular (CFT) steel columns by fiber stress analysis (FSA) method
Eksantrik yük altındaki betonla doldurulmuş dairesel çelik tüp kolonların fiber gerilme analiz metodu ile incelenmesi
- Tez No: 232484
- Danışmanlar: PROF. CENGİZ KARAKOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Kompozit kolonlar ya da diğer ismiyle ?Betonla Doldurulmuş Çelik Tüp (CFT)? kolonlar yüksek yapılar, köprüler ve kule tipi gibi yapıların inşaatlarında dünyanın bir çok ülkesinde çokça tercih edilmektedir. Yüksek eksenel yük ve moment taşıma kapasiteleri, yüksek süneklilik, burkulmaya karşı direnç bu yapısal elemanların en çarpıcı özelliklerindendir. Son zamanlarda bu elemanların davranışlarını açığa çıkarmak amacıyla çok sayıda araştırma yazısı yayınlanmıştır. Ülkemizde bu sahada yapılan ender çalışmalardan olan bu tez çalışmasında, dairesel CFT kolonların moment-eğrilik diyagramlarını oluşturmak suretiyle, davranışlarını kavramak için, ?Fiber Gerilme Analizi (FSA)? olarak bilinen bir analiz metodolojisine dayalı, bir bilgisayar yazılımı geliştirildi. Bu proğramda, FSA analizi için dairesel CFT kesitin fiberlere ayrılmasından kaynaklanan zorluklar, geometriye dayalı matematiksel formüllerin sunulmasıyla aşıldı. Fiberlerdeki gerilme değerlerinin hesaplanması için gereken beton ve çelik malzeme modelleri olarak, Sakino' nun önerdiği modeller kullanıldı. FSA proğramında, kompozit kolonun özellikleri girildikten sonra, denge denklemleri sağlanıncaya kadar bilgisayar tarafından çok sayıda iteratif hesaplama yapılmakta ve o kolon için bir dizi moment-eğrilik noktası elde edilmiş olunmaktadır. FSA proğramından elde edilen sonuçlar, Fujimoto' nun test ettiği 18 adet eksantrik yüke maruz dairesel CFT kolonun deney sonuçlarıyla kıyaslandı. Yapılan bu karşılaştırmaya göre, bilgisayar sonuçları ile deney sonuçları gayet memnuniyet verici bir şekilde uyuşmaktadır. Sonuç olarak, bu tez çalışması FSA metodunun dairesel CFT kolonların analizinde tutarlı ve doğru sonuçlar verdiğini ve aynı zamanda bu sonuçları da çok hızlı bir şekilde bulduğunu göstermiştir. Bu nedenle, FSA proğramı kompleks, karmaşık ve uzun analiz süresi gerektiren, ?Sonlu Elemanlar Metodu?na dayalı bilgisayar yazılımları yerine de kullanılabilir. Bu 18 denek kolonun FSA ile analizinden sonra elde edilen moment-eğrilik grafikleri beton ve çelik malzeme dayanımı, çap-kalınlık oranı ve eksenel yük gibi parametrelerin kolonun süneklilik davranışına etkilerini incelemekte kullanıldı. Neticede, çelik malzeme dayanımının artmasının sünekliliği arttırdığı doğrulandı. Buna karşılık, beton malzeme dayanımı, çap-kalınlık oranı ve eksenel yükteki artış ise düktiliteyi azaltmaktadır. Bundan başka, komposit kolonlarda yüksek mukavemetli çelik tüp kullanıldığı takdirde, yüksek beton mukavemeti, büyük çap-kalınlık oranını ve yüksek eksenel yükten kaynaklanan gevreklik azaltmakta ve kolon bu durumlarda bile yüksek süneklilik gösterebilmektedir.
Özet (Çeviri)
The composite columns or as well known name ?Concrete Filled Tubular (CFT) Steel Columns? has been preferred increasingly in the construction of high rise buildings, bridges, towers etc. in many countries in the world. Their high load and moment carrying capacity, high ductility against seismic loads, resistance to local buckling failure are the most attractive specifications of CFT steel columns. Recently, there has been an amount of research paper has been published to explain behavior of these structural elements. In this study, which is one of the unique works in this field in our country, a computer program which is based on an analysis method called as ?Fiber Stress Analysis (FSA)? was developed to understand the behavior of CFT steel columns by drawing their moment vs. curvature graphs. In this computer program, the entanglement of FSA due to discretization of circular composite cross section was surpassed by introducing some geometric expressions. The required concrete and steel material models were adopted from Sakino[16] in order to calculate fiber stresses. In FSA software, a number of iterative calculations are done by computer up to satisfy equilibrium equations and get a series of moment vs. curvature points of any composite column after inputting the properties of that specific column to the program. The verification of FSA program is executed by comparing the test results of eccentrically loaded 18 circular CFT columns which were taken from the research paper of Fujimoto[1]. According to this comparison, there is a good agreement between test and computer results. As a result, this thesis study indicates that FSA method gives accurate results and it is a rapid solution technique in the analysis of circular CFT columns, at the same time. Therefore, FSA can be used instead of ?Finite Element Method (FEM)? analysis programs which are complex, sophisticated and have long run time durations. At the end of analysis of these 18 columns with FSA, the moment vs. curvature graphs obtained owing to FSA program, was used to investigate the impact of parameters; concrete and steel strength, diameter to thickness (D/t) ratio of steel tube and axial load to the ductility of column. As a result, it was seen that the steel tube strength has a positive effect on ductility. On the contrary, the increase of concrete strength, axial load and diameter to thickness ratio reduces ductility of composite column. Moreover, using high strength steel tube dominates the brittleness as a result of high compressive strength of concrete, high D/t of steel tube and great axial load. In other words, CFT columns with high strength tubes can exhibit very ductile behavior even if in these situations.
Benzer Tezler
- An Experimental investigation on the minimum confinement reinforcement requirement of spiral columns
Fretli kolonların en az sargı donatısı gereksinimi üzerine deneysel bir çalışma
MEHMET BARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNÜY ÖZCEBE
- Geogrid ile güçlendirilmiş kohezyonsuz zeminler üzerinde bulunan eksantrik yüklü sığ temellerin davranışının deneysel ve analitik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the behavior of eccentrically loaded shallow foundations on cohesionless soils reinforced with geogrid layers
AHMET CEM GEL
Doktora
Türkçe
2013
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMİ OĞUZHAN AKBAŞ
- Lifli betonarme kesitlerin karşılıklı etki diyagramlarının araştırılması
Investigation of moment axial force diagrams of fiber reinforced concrete sections
ERKAN TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN
- Dış merkez çaprazlı çelik çerçevelerin doğrusal olmayan davranışlarının farklı bağ kirişi teşkilleri için incelenmesi
Investigation of nonlinear behaviour of eccentrically braced frames with different link configuration
ABDURRAHMAN KAYGUSUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Birbirine dik doğrultudaki dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerin ortak kolonlarının gerekli dayanım bakımından incelenmesi
Investigation of common columns of eccentrically braced frames perpendicular to each other in terms of required strength
MUHAMMED SALİM YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER